冰晶异质核化对雷暴云电过程影响的数值模拟

李璐滢，师正，谭涌波，汪海潮，林晓彤

（南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室，江苏 南京210044）

1 引言

大量的观测与试验研究证明，雷暴云起电的主要机制是非感应起电机制，即当过冷水存在，大小冰相粒子碰撞而发生的电荷转移机制[1-6]，因此雷暴云的冰晶在起、放电过程中有着重要的影响。Lal等[7]认为冰晶直径的增加有利于闪电的发生，但粒径超过23～25μm的冰晶反而抑制了放电。Zheng等[8]通过日本冬季雷暴的观测发现，伴随着弱雷达回波的反极性电荷结构主要是由零度层以上雪和冰晶之间的起电过程引起的。Ouyang等[9]通过WRF模式探讨了霰粒密度对电荷结构的影响，结果表明随着霰密度的增加，主正电荷区减弱，负的非感应起电率降低。冰相粒子的垂直分布也是通过直接影响非感应起电率，从而导致了雷暴云内电荷结构、放电特征及闪电频次出现显著变化[10-15]。实际上，冰相粒子的分布特征与核化过程息息相关，准确地描述冰晶核化方式更有利于提高大气放电与云内动力微物理过程联系的认知。

在冰云的相关研究中发现，冰晶粒子的形成途径主要是同质核化与异质核化[16-20]。目前，对同质核化过程的研究认为，在环境温度低于-37°C且相对湿度较高的条件下，可溶性气溶胶作为云凝结核，参与过冷水的冻结形成冰晶[21]。……